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G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS

G05B19/00—Programme-control systems

G05B19/02—Programme-control systems electric

G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine

G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model

G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded

Description

Translated from French

[0001] [0001]

La présente invention se rapporte à un dispositif de prise d'empreinte par des moyens optiques, notamment en vue de la réalisation automatique d'une prothèse, et encore plus particulièrement la réalisation de prothèses telles que les couronnes utilisées en art dentaire, cette application n'étant toutefois pas limitative, en ce sens que le dispositif est aussi utilisable pour l'établissement d'un diagnostic odontologique qui n'est pas suivi de la confection d'une prothèse. The present invention relates to an impression-taking device by optical means, in particular for the automatic realization of a prosthesis, and more particularly the production of prostheses such as crowns used in dentistry, this application n 'however, being limiting in the sense that the device is also suitable for the establishment of a dental diagnosis that is not followed by the making of a prosthesis.

- mise en place de l'insert dans la cavité de la dent. - introduction of the insert into the cavity of the tooth.

[0003] [0003]

Cette technique arbitraire, telle qu'elle est décrite dans le document auquel il est ici fait référence, présente de nombreux inconvénients ainsi que des insuffisances diverses : This arbitrary technique, as described in the document to which it refers is here, has many disadvantages as well as various deficiencies:

1. Une image photographique ordinaire ne peut représenter qu'en deux dimensions l'objet dont la forme est à analyser. 1. An ordinary photographic image can represent in two dimensions the object whose shape is to be analyzed.Si l'on veut reconstituer par ce procédé les trois dimensions de l'espace, il faut réaliser un grand nombre de photographies, par exemple de l'ordre du millier au minimum, avec une précision de 100 microns, pour chaque élément à analyser. If one wants to reconstruct by this method the three dimensions of space, it is necessary to perform a large number of photographs, for example of the order of a thousand at least with an accuracy of 100 microns, for each element to be analyzed.

Le dispositif selon l'invention permet de saisir toutes les caractéristiques de forme de la zone à analyser par des moyens de nature purement "optique", en excluant l'analyse photographique, le terme "optique" incluant ici aussi bien l'utilisation d'ondes typiquement optiques que l'utilisation d'ondes acoustiques, du moment que ces ondes permettent de réaliser directement une analyse en trois dimensions, et ne sont bien entendu pas traumatisantes pour les tissus de la partie analysée du corps du patient. The device according to the invention captures all the shape characteristics of the area to be analyzed by means of the nature of purely "optical", excluding the photographic analysis, the term "optical" here as well including the use of typically optical waves that the use of sound waves, the time that these waves are used to directly carry out an analysis in three dimensions, and are of course not traumatic to the tissues of the analyzed part of the patient's body.Le capteur et le convertisseur utilisés doivent correspondre au type d'ondes mis en oeuvre, et l'ensemble doit permettre de relever des détails de forme avec une précision suffisante, par exemple inférieure ou égale au millimètre. The sensor and the converter used must match the type of oven used, and the assembly is to allow to make information about the form with a sufficient accuracy, for example less than or equal to one millimeter.

1. Réalisation de la partie interne de la prothèse, en fonction essentiellement de l'empreinte optique réalisée, avec modification éventuelle des données brutes selon le type de fixation (espace souhaité pour le ciment, ou fixation sans joint par élasticité du métal), selon la position de l'axe d'insertion, ou selon les imperfections non corrigées de la taille du moignon. 1. Realization of the inner part of the prosthesis, depending mainly on the carried optical impression, with possible modification of the raw data according to the type of fixation (desired space for cement or fixing seamless by elasticity of the metal), as the position of the insertion axis, or as uncorrected imperfections in the size of the stump.

2. Adaptation d'une forme extérieure théorique, stockée en mémoire, à l'enveloppe précédemment déterminée, et ajustage de cette forme selon la détermination faite de l'occlusion. 2. Adaptation of a theoretical external form, stored in memory, to the shell previously determined, and adjustment of this form according to the determination made of the occlusion.

Les outils doivent évidemment être adaptés aux dimensions et aux courbures des pièces prothétiques à confectionner, dont l'ébauche devra être fixée rigidement de manière à éviter les vibrations et à fournir un point de référence lors de l'usinage. Tools must of course be adapted to the dimensions and curvatures of the prosthetic components to make, which the blank must be rigidly fixed so as to avoid vibrations and to provide a reference point during machining.Les principes connus de programmation, de repérage, et d'asservissement pour l'utilisation des machines- outiis à commande numérique s'appliqueront sans difficultés, l'usinage s'effectuant de préférence sous contrôle visuel de ses différentes phases par les moyens de visualisation mentionnés plus haut. Known principles of programming, identification, and enslavement for the use of numerically controlled machine-outiis be applied without difficulty, machining taking place preferably under visual control of its phases by the display means mentioned above.

[0022] [0022]

Pour une précision recherchée de 50 microns, l'on peut estimer à 5 minutes le temps nécessaire à l'usinage d'une couronne ; For a desired accuracy of 50 microns, which can be estimated at 5 minutes the time required for the machining of a crown;la réalisation complète d'une couronne, incluant la prise d'empreinte optique, le traitement des données et l'usinage lui-même, ne devrait pas dépasser une durée totale de 15 minutes, alors que le temps nécessaire est actuellement de l'ordre d'une semaine, avec plus de 3 heures de travail effectif de dentiste et de prothésiste, en se référant au procédé classique de la "cire perdue". the completion of a ring, including the optical scanning, the data processing and machining itself should not exceed a total of 15 minutes, while the time required is currently of the order a week, with over 3 hours of actual work of dentist and dental technician, referring to the classic procedure of the "lost wax".Le temps réel de travail est donc divisé par 12, et le temps séparant la prise d'empreinte de la pose de la prothèse est divisé par 600, tout en améliorant les conditions biologiques et physiologiques de l'opération puisque le patient pourra repartir avec sa dent reconstituée 15 mm après la fin de la taille. The actual work time is divided by 12, and the time between taking the impression of the implantation of the prosthesis is divided by 600, while improving the biological and physiological conditions of the operation since the patient can leave with his tooth reconstructed after 15 mm in size.

[0023] [0023]

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce dispositif de prise d'empreinte, notamment en vue de la réalisation de prothèses, et illustrant diverses applications de ce dispositif : Anyway, the invention will be better understood using the following description, with reference to the appended diagrammatic drawing representing, by way of non-limiting examples, some embodiments of the impression-taking device, in particular to the realization of prostheses, and illustrating various applications of this device:

Figure 1 est une vue très schématique d'une première forme de réalisation de la partie optique du dispositif selon l'invention, utilisant une source de lumière cohérente ; Figure 1 is a very schematic view of a first embodiment of the optical part of the device according to the invention using a coherent light source;

Figure 4 est un schéma de principe de la partie optique du dispositif selon l'invention, utilisant une source de lumière non cohérente ; Figure 4 is a block diagram of the optical part of the device according to the invention using a source of incoherent light;

Figure 21 est un organigramme relatif à l'exploitation de repères et autres capteurs, pour la prise en compte de la pathologie de l'articulation temporaux-maxillaire ; Figure 21 is a flow chart for the operation of pins and other sensors, for the consideration of the pathology of the temporal-mandibular joint;

Dans la mesure où l'information est prise séparément par plusieurs capteurs, il est nécessaire d'associer les images entre elles. To the extent that the information is taken separately by several sensors, it is necessary to associate the images together.Pour cela on peut réaliser un positionnement par rapport à un élément de référence, tel que le pointeau (22), ou encore par rapport à la circonférence la mieux captée. For this we can achieve a positioning relative to a reference element, such as the needle (22) or with respect to the circumference can be received better.C'est seulement à la suite d'une telle opération, de superposition que l'on peut être certain d'avoir déterminé la totalité de la forme. It is only after such an operation, layering that can be sure to have determined the entire form.Pour cela il suffit d'étudier 1"'espace-point", c'est-à-dire de vérifier si l'espace entre deux points est constant. To do this simply to study 1 "space-point," that is to say, to check whether the space between two points is constant.Si ce n'est pas le cas, il y a insuffisance d'information. If this is not the case, there is insufficient information.

[0034] [0034]

La correction sera effectuée en rejoignant les points les plus extrêmes en respectant la courbure des points les plus voisins, le nombre de points déterminant cette courbure étant fonction de la précision de la méthode. The correction will be made by joining the most extreme points respecting the curvature of the neighboring points, the number of points determining the curvature being dependent on the accuracy of the method.

Pour affiner la détermination du plan supérieur, on propose ici une méthode de détermination de la cinématique mandibulaire : To refine the determination of the upper level, it proposes a method for determining the mandibular kinematic:

En faisant une empreinte de la mandibule avec précision, il est possible de déterminer les facettes d'usure de chaque dent. By making an impression of the mandible with accuracy, it is possible to determine the wear faces of each tooth.Ces facettes correspondent aux plans de glissement de la mandibule sur le maxillaire supérieur. These facets correspond to the slip planes of the mandible to the upper jaw.Ces facettes sont donc l'empreinte des mouvements mandibulaires. These facets are therefore the impression of the mandibular movements.En les étudiant dans leur ensemble il est connu depuis longtemps que l'on peut reconstituer les mouvements avec une totale exactitude. By studying a whole it has long been known that one can reconstruct the movements with complete accuracy.

[0041] [0041]

Pour repérer ces zones il suffit de faire serrer les deux maxillaires. To locate these areas simply do tighten both jaws.Les points de contacts se trouvent forcément sur ces facettes. The contact points are necessarily found on these facets.Si ces plans se retrouvent sur chaque dent et correspondent entre eux, ce sont forcément les plans d'usure de la mandibule. If these plans are found on each tooth and match each other, they are bound plans of wear of the mandible.Connaissant mathématiquement les interrelations entre surface d'usure et mouvements mandibulaires de ces facettes, on connaîtra les mouvements sans être obligé de faire une étude dynamique des mouvements des repères les uns par rapport aux autres. Knowing the mathematical interrelationships between wear surface and mandibular movements of these facets, we know the movements without having to make a dynamic study of the pins movements relative to each other.

Pour la détermination de l'occlusion "dynamique", les mouvements des mâchoires peuvent être enregistrés selon un mode opératoire sensiblement identique, par analyse faciale du patient sur lequel on aura placé un certain nombre de repères buccaux. For the determination of the "dynamic" occlusion, jaw movements can be recorded at a substantially identical operation by patient's facial analysis on which it will have placed a number of oral pins.Si cette analyse faciale se fait en rayons X, il suffit d'avoir trois repères radio-opaques, liés aux maxillaires et visibles à la prise d'empreinte optique. If this facial analysis is done by X-rays, it suffices to have three radiopaque markers, associated with upper and visible to the optical impression.S'il s'agit de repères émetteurs, il faut que la table d'analyse soit sensible à la longueur d'onde d'émission, et que àes repères soient visibles à la prise d'empreinte optique. In the case of transmitters pins, it is necessary that the analysis table is responsive to the emission wavelength, and AES pins are visible to the optical impression.S'il s'agit de repères classiques, il faut qu'ils soient visibles à tout moment durant l'analyse des mouvements. If this is a standard setting, they must be visible at all times during movement analysis.Dans chaque cas, les repères doivent être fixes à quelque 100 tl près, entre le début et la fin de l'analyse. In each case, the marks should be fixed about 100 tl close between the beginning and end of the analysis.Si ces repères ne sont que intra-buccaux, il faut qu'ils soient visibles à tout instant durant l'analyse des mouvements. If these markers are only intraoral, they must be visible at all times during movement analysis.

[0050] [0050]

L'organigramme de la figure 20 illustre l'exécution de cette dernière opération, effectuée en réalisant un contrôle par les moyens de visualisation (44). The flowchart of Figure 20 illustrates the performance of this last operation, carried out by performing a control by the display means (44).

En variante, on peut aussi appliquer ici la méthode des facettes d'usure expliquée précédemment, et retrouver ainsi mathématiquement tous les mouvements de la mandibule sans avoir à les étudier de façon dynamique. Alternatively, it can also be applied by the method of the wear facets explained previously, and return and mathematically all the movements of the mandible without having to study the dynamically.

- Pour des raisons esthétiques, l'usinage sera séparé pour les dents d'une part et la plaque d'autre part. - For aesthetic reasons, machining will be separated for the teeth on one hand and on the other plate.

- On adoptera un système de fixation usiné sur la plaque et dont les contreparties seront usinées sur les dents. - We will adopt a machined mounting system on the plate and counterparties will be machined on the teeth.Le type de fixation choisi doit être stable et démontable. The type of fixing selected must be stable and removable.La fixation sera automatique ou manuelle. The setting will be automatic or manual.

Chacune de ces étapes sera contrôlée à tout moment et corrigée éventuellement sur l'écran moniteur de visualisation, comme le montre l'organigramme de la figure 23 qui résume l'ensemble des opérations. Each of these steps will be controlled at any time and eventually corrected on the display monitor screen, as shown in the flowchart of Figure 23 summarizes all operations.Le système de repérage d'usinage sera précisé plus loin. The machining tracking system will be explained below.

[0058] [0058]

Pour la fabrication d'une prothèse mobile sans antagoniste, les opérations sont sensiblement identiques mais nécessitent une évaluation plus exacte de la position de repos musculaire de la bouche, puis de celle de l'occlusion. For making mobile prosthesis without antagonist, operations are substantially identical but require a more accurate assessment of muscular rest position of the mouth and that of the occlusion.Pour cette raison, il est ici proposé un système identique au précédent, à l'exception de fonctions complémentaires illustrées par l'organigramme de la figure 24, pour opérer une analyse plus stricte au niveau de l'occlusion : For this reason, it is here proposed a system identical to the previous, with the exception of complementary functions illustrated by the flowchart of Figure 24, for operating a stricter level analysis of occlusion:

- Analyse de la position de repos avec l'aide de capteurs musculaires et d'une analyse de l'articulation temporaux-maxillaire. - Analysis of the rest position with the help of sensors and muscle an analysis of the temporal-mandibular joint.

Le mode opératoire est donc identique à celui de la réalisation d'une prothèse fixe. The procedure is identical to that of the embodiment of a fixed prosthesis.Le volume de la chambre pulpaire sera évalué de la même façon afin de calibrer les instruments. The volume of the pulp chamber will be evaluated in the same way to calibrate the instruments.

Plus particulièrement, deux types d'usinage sont à envisager, dans le domaine de la prothèse et de la dentisterie opératoire, à savoir l'usinage du support et l'usinage de la ou des pièces esthétiques. More particularly, two types of machining are to be considered in the field of prosthesis and operative dentistry, namely the machining of the support and machining the or cosmetic parts.L'usinage du support doit s'adapter aux surfaces existantes, telles que celles du moignon, déterminées par les moyens exposés précédemment. The machining of the support must adapt to existing surfaces, such as those of the stump, determined by the means described above.La partie en contact avec la bouche suivra les règles connues. The part in contact with the mouth will follow the known rules.Pour la partie supérieure, plusieurs possibilités sont offertes : To the top, several options are available:

Comme montré en haut de la figure 26, si le matériau utilisé est esthétiquement et biologiquement acceptable, le support est usiné en fonction de toutes les données à prendre en considération, pour constituer lui-même la totalité de la couronne (45) à réaliser, s'adaptant sur le moignon (1). As shown at the top of Figure 26, if the material used is aesthetically and biologically acceptable, the support is machined as a function of all data to be considered to constitute itself the whole of the crown (45) to be produced, fitting onto the stump (1).

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Le support (59) peut aussi, comme montré au bas de la figure 26, comporter des points de fixation (60), usinés pour la mise en place d'une pièce esthétique (61) qui viendra recouvrir exactement le support (59), l'ensemble constituant la couronne (45). The support (59) may also, as shown at the bottom of Figure 26, include attachment points (60), machined to the implementation of an aesthetic part (61) which will exactly cover the support (59), the assembly constituting the ring (45).

- Le fond de la couronne sera constitué exclusivement d'un assemblage de plans adjacents (64), et ne présentera pas de partie en contre-dépouille (voir figure 30). - The bottom of the ring will consist exclusively of adjacent planes assembly (64), and will not present any portion against undercut (see Figure 30).Ce fond est délimité, sur son périmètre, par le flanc (65) de la couronne. This bottom is delimited, on its perimeter, by the flank (65) of the crown.Le raccordement flanc-fond sera d'un rayon égal à celui du bout sphérique de l'outil, et il en sera de même pour tout diamètre rentrant. Connecting flank-bottom will be a radius equal to that of the spherical tip of the tool, and it will be the same for any diameter falling.

Pour l'usinage du fond de la couronne, un outil (69) à bout sphérique, de rayon égal au rayon de raccordement du fond, sera nécessaire. For machining the bottom of the crown, a tool (69) with ball end whose radius is equal to the bottom of connecting radius, will be required.L'usinage du fond se fera plan par plan, avec passes linéaires et parallèles délimitées par les plans adjacents et/ou par le flanc de la couronne. The bottom of the machining will be shot by shot, with linear and parallel passes delimited by the adjacent planes and / or the flank of the crown.Pour réaliser un programme général, il faut convenir d'une forme type du contour du plan de base et du nombre de plans de fond (64), ainsi que de leur disposition relative (voir figure 34). To achieve an overall program, it must be of a typical shape of the contour of the base plane and the number of base planes (64), as well as their relative arrangement (see Figure 34).

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif de prise d'empreinte qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; It goes without saying that the invention is not limited only to embodiments of the fingerprinting device which have been described above as examples;elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application fondées sur les mêmes principes. it embraces, on the contrary, all the variants and application based on the same principles.En particulier : In particular :

6. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'est prévu, sur la tête d'analyse (13), un repère de longueur connue (22), destiné à reposer sur un point de la partie du corps à analyser (I). 6. Device according to claim 3 or 4, characterized in that there is provided on the scanning head (13), a marker of known length (22) intended to rest on a point of the body part to be analyzed (I).

d) du plan supérieur en fonction d'une analyse mathématique issue soit de l'étude des zones d'usure de l'ensemble du maxillaire, soit du déplacement réel de la mandibule. d) the upper plane based on a mathematical analysis outcome is the study of the wear areas of the entire maxilla or the actual movement of the mandible.

16. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que sont prévus des moyens de correction automatique de la forme extérieure théorique de la prothèse (43') inscrite dans l'enveloppe précitée, en fonction de données résultant de l'analyse optique, telles que la forme du moignon de dent (1) dans le cas de réalisation d'une couronne. 16. Device according to claim 14, characterized in that there are provided means for the automatic correction of the theoretical outer shape of the prosthesis (43 ') included in the aforementioned envelope, based on data resulting from the optical analysis as the shape of the tooth stump (1) in the case of making a crown.

Recording device for recording spatial shape of part of ear canal or ear imprint, has holography unit through which hologram of ear canal is generated, where guide device enables to rotate, tilt and move holography unit in ear canal